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科研報國家 奮進(jìn)新時(shí)代 ——記江漢大學(xué)湖北省工程研究中心主任解明教授

20年前,他踏上了出國深造之路,留學(xué)海外,奮發(fā)圖強,立志學(xué)有所成。

10年前,他響應祖國的召喚,回到家鄉,艱苦創(chuàng )業(yè),心系科技報國。

如今,他在自己的研究領(lǐng)域,取得了一系列優(yōu)秀的科研成果,成功創(chuàng )辦了兩家高科技企業(yè),并將這些成果進(jìn)行轉化。在產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中,不斷實(shí)現創(chuàng )新突破,將科研成果書(shū)寫(xiě)在了祖國的大地上。

他就是國家高層次海外特聘專(zhuān)家、江漢大學(xué)光電材料與技術(shù)學(xué)院特聘教授、湖北省工程研究中心主任、柔電(武漢)科技有限公司董事長(cháng)解明。

 

 

解明在能源轉換與存儲方面的應用研究上取得了多項重大進(jìn)展。通過(guò)產(chǎn)、學(xué)、研、用相互促進(jìn),他在微納米顆粒表界面原子制造技術(shù)與裝備、高功率儲能器件用納米纖維隔膜等領(lǐng)域實(shí)現了諸多突破,兩項成果均打破了國外“卡脖子”技術(shù)壟斷,實(shí)現了產(chǎn)品進(jìn)口替代,為推動(dòng)我國新能源儲能器件技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻。

心懷夢(mèng)想 遠赴海外

江漢炳靈,世載其英;代生賢哲,漢黌獨秀。湖北自古人杰地靈,是楚文化的發(fā)源地,史稱(chēng)“荊楚之地”。楚文化蘊含的櫛風(fēng)沐雨、蓽路藍縷、銳意進(jìn)取、不斷開(kāi)拓的精神,滋養了這方土地上一代又一代的優(yōu)秀子民,產(chǎn)生了無(wú)數青史留名的優(yōu)秀人物。

一方水土養一方人,解明是一位土生土長(cháng)的湖北武漢人,從小耳濡目染,志向高遠。2000年,他以?xún)?yōu)異的成績(jì)考入北京理工大學(xué)光電工程專(zhuān)業(yè),在學(xué)海中遨游,不斷了解前沿科技動(dòng)向,積累了知識與能力。為學(xué)習和掌握更多更先進(jìn)的科學(xué)知識與技術(shù),2004年,解明以?xún)?yōu)異的成績(jì)和出色的研究能力,獲得美國高校的全額獎學(xué)金,攻讀材料物理專(zhuān)業(yè)。

在美國學(xué)習期間,解明接觸到了世界最前沿的理論和技術(shù),在納米技術(shù)、熱電材料和鋰電池材料等領(lǐng)域積累了豐富的知識與經(jīng)驗。博士畢業(yè)后,他先后在美國能源部阿貢國家實(shí)驗室、新能源國家實(shí)驗室和科羅拉多大學(xué)從事納米材料在能源轉換和存儲等方面的研究和應用,并取得了多項成果。

面對斐然的科研成果和業(yè)內的知名度,解明本可留在美國國家實(shí)驗室繼續進(jìn)行研究,經(jīng)費有保證,能較快出成果,或進(jìn)入大公司研發(fā)中心,獲得較高收入,名利雙收。但是,他毅然選擇回國,決心用自己的科研力量為祖國的發(fā)展盡一份力。

回國創(chuàng )業(yè) 打破壟斷

2014年,解明正式回國,立志將多年來(lái)積累的知識和技術(shù)與國家需求相結合,致力推動(dòng)國內相關(guān)領(lǐng)域的科技進(jìn)步。“萬(wàn)丈高樓平地起,一磚一瓦皆根基。”回國初期,他婉拒了多家高校的邀請,拿出自己的積蓄在武漢和寧波分別創(chuàng )立了公司,從無(wú)到有組建研發(fā)團隊。他根據當時(shí)國內高功率儲能器件隔膜完全依賴(lài)進(jìn)口的現實(shí),開(kāi)始了探究如何實(shí)現此類(lèi)隔膜的進(jìn)口替代。

制備超級電容器和高倍率電池需要使用高性能隔膜材料,但國內一直無(wú)法生產(chǎn)滿(mǎn)足低克重、高孔隙、超薄紙隔膜,因而用于風(fēng)力發(fā)電、軌道交通、電力電網(wǎng)等大型儲能器件的隔膜長(cháng)期依靠進(jìn)口。為打破國外技術(shù)壟斷,實(shí)現自主研發(fā)和生產(chǎn),解明帶領(lǐng)團隊攻堅克難、一路突圍。他們抓住微納米復合纖維隔膜生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及其在高功率儲能器件中應用這個(gè)難題,經(jīng)過(guò)多年攻關(guān),終于成功研發(fā)出超薄微納米纖維多層復合隔膜材料,不僅提高了隔膜與電極之間的界面兼容性,解決了高效制備及孔隙結構可調控技術(shù)難題,使隔膜性能顯著(zhù)提升,而且實(shí)現了規?;a(chǎn)。他們還研發(fā)出了納米纖維隔膜層間復合技術(shù),有效提升了隔膜性能及其應用范圍。

解明團隊研發(fā)生產(chǎn)的隔膜經(jīng)國內眾多下游廠(chǎng)家的多輪檢測并導入型號產(chǎn)品,成為國內首家實(shí)現進(jìn)口替代的超級電容器隔膜供應商。公司先后獲授“科技創(chuàng )新貢獻獎”、湖北省科技進(jìn)步二等獎、中國發(fā)明協(xié)會(huì )創(chuàng )業(yè)創(chuàng )新一等獎等殊榮。目前,公司已累計完成5輪過(guò)億元的融資,在寧波和武漢設有生產(chǎn)研發(fā)基地,建有寧波市納米纖維膜企業(yè)技術(shù)中心,擁有齊全的納米纖維膜制備和表征設備。公司還獲批工信部“2023年產(chǎn)業(yè)基礎再造和制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展專(zhuān)項”。采用解明團隊開(kāi)發(fā)的納米纖維隔膜的混合型超級電容及高功率鋰離子電池已應用于風(fēng)電變槳系統、儲能一次調頻調峰、軌道交通、3C電子等領(lǐng)域,未來(lái)納米纖維隔膜還將應用到鈉離子電池、大型儲能電池、礦山機械、電工工具、動(dòng)力汽車(chē)等相關(guān)領(lǐng)域和場(chǎng)景。

 

 

開(kāi)拓創(chuàng )新 產(chǎn)業(yè)報國

解明始終堅持科研成果必須產(chǎn)業(yè)化才能為社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展提供推力?;貒詠?lái)他不斷在科研上開(kāi)拓創(chuàng )新、厚積薄發(fā),在產(chǎn)業(yè)報國之路上取得一個(gè)又一個(gè)突破性成果。微納米顆粒表界面原子制造技術(shù)與裝備項目則是他取得的另一項重要成果。

原子層沉積(ALD)是一種在氣相中使用連續化學(xué)反應的薄膜形成技術(shù),具有優(yōu)異的可控性和保型性,被廣泛應用于半導體產(chǎn)業(yè)。但該技術(shù)一般針對平面物體的薄膜沉積,由于微納米顆粒材料易團聚,且氣態(tài)前驅體難以滲透到粉體內部與每個(gè)顆粒表面充分接觸,因而難以對粉體材料實(shí)現均勻且致密的批量包覆。

早在2000年初,美國就開(kāi)始該技術(shù)在顆粒表面包覆的工藝與裝備研究,并將成果應用于飛船熱障涂層顆粒改性及衛星電池正負極材料的包覆,但相關(guān)技術(shù)和裝備對中國出口需要特別許可。為打破其技術(shù)壟斷,解明在國內首次提出了微納米顆粒表面極限構筑/極限調控/極限制造(3E)概念,創(chuàng )新性地將半導體行業(yè)中的原子層薄膜沉積技術(shù)和化工制造中的大規模多相混合技術(shù)相結合,帶領(lǐng)團隊設計并開(kāi)發(fā)了“級進(jìn)式”空間型ALD粉體包覆設備,利用空間換時(shí)間的理念,攻克了大批量粉體表界面原子制造的技術(shù)難題。同時(shí),通過(guò)對于前驅體用量的實(shí)時(shí)在線(xiàn)原位監測,使前驅體利用率達到95%以上。該成果實(shí)現了耐高溫抗腐蝕金屬材料以及基于A(yíng)LD精準納膜包覆摻雜(PNCD)工藝,提升了鋰電池正極材料在高電壓下的穩定性。相關(guān)成果在電池、導熱和航空航天等領(lǐng)域得到了成功應用,使我國成為繼美國之后世界第二個(gè)實(shí)現該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的國家。

解明回國已有10年時(shí)間,在產(chǎn)業(yè)化和進(jìn)口替代方面雖取得了優(yōu)異成績(jì),但他并沒(méi)有停下腳步,而是希望以應用為導向,向機理延升,促進(jìn)產(chǎn)品性能進(jìn)一步優(yōu)化和提升。2020年解明作為特聘教授加入江漢大學(xué)開(kāi)展新能源材料表界面工程機理研究。他帶領(lǐng)課題組組建了新能源材料表界面調控技術(shù)與裝備湖北省工程研究中心,以新能源材料的表界面原子制造重大需求為導向,在現有裝備基礎上探索針對微納米粉體材料的表界面調控手段和裝備,包括濕法噴霧、聲共振、高溫氣相沉積、低溫原子層沉積等包覆方式,來(lái)實(shí)現批量放大和產(chǎn)業(yè)化落地。

教書(shū)育人 匠心筑夢(mèng)

作為江漢大學(xué)光電材料與技術(shù)學(xué)院特聘教授,除了日常繁忙的科研工作外,解明還擔負著(zhù)教書(shū)育人、為國家培養優(yōu)秀科研人才的重任,并且堅持著(zhù)“教育為本、立德樹(shù)人”的信念,他不忘使命、不負初心,同樣在教育事業(yè)上也取得了豐碩的成果。

 

解明教授(左二)與本科生張子棟(左一)和成一銘(右一)討論離心旋轉場(chǎng)ALD裝置

 

在教育學(xué)生過(guò)程中,解明用心良苦,他將自己曾在國內外求學(xué)和研究期間的經(jīng)歷,融入到對學(xué)生的培育中,同時(shí),他要求學(xué)生時(shí)刻關(guān)注科技前沿動(dòng)向,養成敏銳的目光、開(kāi)闊自己的視野,并保持積極向上的心態(tài),用心去探索和發(fā)現,這樣才能形成先進(jìn)的思維方式,從而提高學(xué)習能力。

在人才培養模式上,解明注重培養學(xué)生的創(chuàng )新能力,他在研究教學(xué)理論與措施、保障教學(xué)質(zhì)量等層面不斷嘗試,他從不拘泥于教材,他用別開(kāi)生面的課程、豐富多彩的互動(dòng)模式,并指導學(xué)生進(jìn)行科研實(shí)踐,寓教于樂(lè )、由淺入深地帶學(xué)生們走進(jìn)了科學(xué)的世界。

桃李不言下自成蹊,在解明的悉心教育下,多年來(lái),他已經(jīng)培養出一批又一批真正具有獨立思考和創(chuàng )新能力的優(yōu)秀科研人才。“教學(xué)的快樂(lè )”和“科研的樂(lè )趣”一樣,充實(shí)著(zhù)解明的人生,看著(zhù)很多學(xué)生都走上了科研領(lǐng)域的更高處,看著(zhù)他們在科研道路上越走越遠,他甚感欣慰,現如今,解明可謂是桃李滿(mǎn)天下。

 

解明教授(左二)與研究生李孟?。ㄗ笠唬?、沈華森(右二)和田喻男(右一)討論提升納米纖維隔膜性能

 

近日,解明還獲評了2023年度武漢統一戰線(xiàn)“同心奮斗者”稱(chēng)號,正所謂“科研教育結碩果,砥礪前行再揚帆”。解明不會(huì )停下腳步,他將保持“躬耕教壇、強國有我”的志向和抱負,堅守三尺講臺、潛心教書(shū)育人,始終將教學(xué)和科研作為高質(zhì)量發(fā)展的智力支撐和動(dòng)力源泉,為國家培養科技創(chuàng )新型人才。

振興中華,吾輩之責。當今世界正處于百年未有之大變局,中國也處于近代以來(lái)最好的發(fā)展時(shí)期,這是最好的奮斗時(shí)代。解明決心繼續奮戰在科研前線(xiàn),踩著(zhù)時(shí)代發(fā)展的鼓點(diǎn),不斷持續探索、開(kāi)拓創(chuàng )新,同時(shí),培養更多高素質(zhì)的科研人才,為建設科技強國奉獻力量,不斷寫(xiě)就科研報國新篇章。文/張瑋

 

創(chuàng )建時(shí)間:2024-04-09 15:25
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